隨著云不斷為增強本地數據中心助力，在友商云集、競爭激烈的云服務提供商行業，提供質高價優的服務正變得日益重要。為始終做到讓客戶滿意，云服務提供商必須能夠提供低成本、高性能的云服務，而這些服務通常要求使用配備了高速處理器、存儲和網絡連接組件的基礎設施。

云服務提供商的利潤取決于單個 CPU 可實現的收益。這或者通過云計算服務直接變現來實現，或者通過以服務形式交付的云原生應用來實現。日益提高的網絡速度使這一情況愈發復雜，因為傳統的數據中心架構要求使用寶貴的服務器 CPU 內核來處理網絡開銷任務。盡管部分基礎網絡接口控制器 （NIC） 可從服務器 CPU 卸載一定量的數據包處理任務，但在網速不斷攀升、本地和分離式存儲需求持續增加、新的安全和管理層紛紛涌現的情況下，提高卸載能力勢在必行。除此之外，當網絡速度提升至 100 Gbps時，由于數據中心完全依賴 CPU 內核來執行日益復雜的網絡功能，其整體性能很有可能會受到影響。

FPGA 是多代微軟 Azure SmartNIC 基礎設施的核心組件，為我們提供了靈活且具差異化特點的高性能解決方案。很高興看到英特爾更進一步，推出英特爾 FPGA Smart NIC C5000X 平臺，以突破性創新持續引領行業發展。全新平臺將有利于云服務提供商通過在數據中心集成 FPGA 技術來提升效率，并以更加靈活的方式滿足自身的需求。

——Derek Chiou，微軟合作伙伴架構師

基于英特爾 FPGA IPU C5000X 平臺的 IPU 可通過卸載服務器 CPU 部分網絡功能，幫助數據中心提高性能，進而增大網絡吞吐量并降低時延。此外，這種 IPU 還可以自定義，通過卸載服務器 CPU 的網絡管理和安全功能，幫助提高數據中心的自動化和安全水平。通過在數據中心部署基于英特爾 FPGA IPU C5000X平臺的IPU，云服務提供商可在增加單個CPU利潤的同時，實現切實可見的性能增益。

借助基于英特爾 FPGA IPU C5000X平臺的 IPU提升服務器 CPU 利用率和性能

基礎 NIC 與當前數據中心架構中常見的 NIC 一樣，都是基于專用集成電路 （ASIC） 的網絡設備。盡管這些 NIC 已成功使用數十年，但它們的功能相對固定，且專門用于傳統的數據包處理。這會將現代高速云數據中心大部分的網絡和存儲開銷重擔放在服務器CPU 身上。可用來執行創收任務的 CPU 周期不得不分配去處理基本的網絡和存儲基礎設施開銷。而隨著網速的提高，又需要增加 CPU 才能及時應對這種局面。

基于英特爾 FPGA IPU C5000X 平臺的 IPU 可將網絡開銷處理、存儲、加密等安全功能以及網絡管理等功能卸載至專用 FPGA 和英特爾 至強 D 處理器并實現速度提升，因此具有更高的可編程性和靈活性。

通過從服務器 CPU 內核卸載上述功能，基于英特爾 FPGA IPUC5000X 平臺的 IPU 不僅可以提供更多基礎設施處理功能、支持更高的網絡速度，還能夠將 CPU 內核留給那些可實現創收的應用。釋放高性能 CPU 內核還意味著云服務提供商可以更加高效地管理資源，并為客戶提供更具競爭力的服務級別協議 （SLA）。

圖 1. 基于英特爾 FPGA IPU C5000X 平臺的 IPU 可通過提高網絡吞吐量、降低時延、加大服務器 CPU 利用率，幫助提升數據中心性能。

以自定義軟件解決方案拓展 IPU 功能

基于英特爾 FPGA IPU C5000X 平臺的 IPU 之所以更為靈活，部分原因是它非常像基礎 NIC，能夠部署在開箱即用的配置中。而隨著云數據中心功能要求和標準的不斷演進，基于英特爾 FPGA IPU C5000X 平臺的 IPU 還可以在重新編程后，進一步對數據包處理、存儲、安全和網絡管理等功能進行自定義。這是具備軟件運行速度的可編程硬件。

借助已針對 x86 架構 CPU 進行優化的數據平面開發套件 （DPDK）驅動程序和存儲性能開發套件 （SPDK） 驅動程序，可將通常由服務器 CPU 來處理的網絡功能輕松移植到 FPGA 和英特爾 至強 D 處理器上。這些開發套件包含軟件庫和驅動程序，可幫助軟件開發人員自定義數據包處理功能，并將其卸載至基于英特爾 FPGA IPU C5000X 平臺的 IPU。DPDK 的設計宗旨是加速網絡數據包處理功能，它最初由英特爾創建，現在是由 Linux 基金會托管的開源項目；SPDK 則專為優化存儲流量功能而設計，是可免費提供的英特爾項目。

英業達 （Inventec） 對于能同英特爾達成合作伙伴關系，共同打造獨具特色的、基于英特爾 FPGA SmartNIC C5000X 平臺架構的 SmartNIC深感自豪。我們馬上就認識到，該平臺會脫穎而出，成為面向未來的 SmartNIC，在為客戶提供自定義能力的同時，提供出色的性能、優異的編程能力和英特爾專屬技術組合。

IPU 的可編程能力使得云服務提供商可在不斷變化的商業環境中，創建、修改或更新有關網絡處理、存儲、安全和管理的規則和協議。舉例來說，如果一家云服務提供商的業務范圍拓展到包含更快的網絡和更多的網絡安全選擇，那么很可能就需要使用額外的服務器來處理增加的應用吞吐量。借助基于英特爾 FPGA IPU C5000X 平臺的 IPU，所增加的基礎設施處理需求可通過部署到現有服務器環境中的 IPU 得到滿足。此類 IPU 能夠消除原本會產生的新瓶頸，同時釋放多重應用性能增益。通過減少或消除基礎設施處理瓶頸，基于英特爾 FPGA IPU C5000X 平臺的 IPU 能夠幫助企業降低總體擁有成本 （TCO），延長因商業要求變化而進行的基礎設施投資的生命周期，并在整體上提高可創收的服務器的利用率。

基于英特爾 FPGA IPU C5000X 平臺的 IPU 可與當前云服務提供商數據中心常見的、同樣基于普遍使用的 x86 架構的平臺進行配對。由于基于英特爾 FPGA IPU C5000X 平臺的 IPU 使用了基于 x86 架構的英特爾 至強 D 處理器，因此軟件開發人員可對自身已頗為熟悉且同樣基于 x86 架構的 CPU 進行開發，從而大大降低軟件移植工作量。這種熟悉還能夠幫助開發人員縮短啟動時長、降低開發成本。

借助基于英特爾 FPGA IPU C5000X 平臺的 IPU 提升數據中心的收益和性能

隨著網速的提高和處理任務復雜程度的加深，基于英特爾 FPGA IPU C5000X 平臺的 IPU 可在提升數據中心整體性能和收益的同時，助力高性能網絡功能的實現。作為一種靈活且可擴展的網絡解決方案，此類 IPU 可賦予云服務提供商提升自身競爭力所需的多種能力，并為開發人員提供所熟悉的基于 x86 架構平臺的開發環境。